"Bolje bi bilo brez Nobelove nagrade." Fizik Mikhail Katsnelson o odkritjih

Vnaprej sem se rezerviral: to, kar počne, razume komaj nekaj sto ljudi na svetu. V svojem imenu dodajamo, da je tudi pravi vitez reda nizozemskega leva. In dobitnik nagrade Lenin Komsomol. No, kaj mislite, kaj počne Mikhail Katsnelson? No, grafen seveda!

Mikhail Katsnelson je fizik, prihaja iz Magnitogorska, kjer je študiral v šoli. In v Čeljabinsku smo se križali na slovesnosti nagrad Svetla preteklost (spomnimo se, da jo podeljujejo našim slavnim rojakom, ki delajo v tujini).

Torej, razpravljati o grafenu na filisterski ravni s profesorjem seveda ni naša stvar. Za tiste, ki ne vedo, je grafen tako rekoč dvodimenzionalni material. Ogljik postane grafen, ko ga »zamažemo« s plastjo debeline natanko en atom. In potem material kaže številne neverjetne lastnosti, ki sploh niso značilne za ogljik. Predvidena je izdelava subminiaturnih elektronskih komponent iz grafena. To je to, v tem intervjuju ne boste nikoli več videli besede grafen!

Govorili smo o dejavnostih Katsnelsona, popularizatorja znanosti. V soavtorstvu z Valentinom Irhinom je naš sogovornik napisal knjigo, presenetljivo drugačno od učbenika fizike: »Nebeški statuti. 16 poglavij o znanosti in veri. V "Statutih" fiziki "najvišje ravni", tako rekoč, poskušajo uskladiti konceptualni aparat religije in naravoslovja. Kaj je "čudež" z vidika znanstvenika opazovalca? Ali si zakoni narave in verski zakoni ne nasprotujejo? Ali evangelij zanika evolucijski proces? Knjiga je v javni lasti, najprej jo lahko preletite skozi oči.

Mikhail Iosifovich, povejte mi, kako ste v svojem urniku našli čas za pisanje knjige, ki verjetno ne bo prinesla dividend, materialnih koristi? Ali prinesti?

Ne, seveda ... Zgodba je taka. Bilo je 2000 ali 2001, ko sem bil v Jekaterinburgu. Leta 1998 je umrl moj učitelj, zame zelo pomembna oseba, akademik Sergej Vasiljevič Valcovski, in za njim rokopis knjige "Sodobna naravoslovna slika sveta", neke vrste učbenik naravoslovja za humanistiko, ostal. Sorodniki Sergeja Vasiljeviča so se obrnili name in mojega kolega Valentina Irkhina s prošnjo, da dopolnim knjigo, del o razmerju med naravoslovjem in religijo, umetnostjo je ostal nedokončan ... Seveda sem bil strašno presenečen, ker sem razmišljal in še vedno se štejem za zelo slabo izobraženo osebo na področju humanistike. Toda Valya Irkhin me je prepričala: poskusimo.

Pregledali smo noro količino knjig, končali eno poglavje in med tem, ko smo to počeli, smo se vključili in se odločili napisati celo knjigo.

Zdaj ne bi imel časa za to! Saj ne, da nisem prejel nobenih dividend, ampak naši kolegi so bili sumničavi do naših aktivnosti, to ni bilo preveč spodbujano. Potem, v zgodnjih 2000-ih, se je bilo v Rusiji težko ukvarjati z znanostjo in takrat sem pomislil, da ker ne morem opravljati znanstvenega dela na ustrezni ravni, se bom ukvarjal s popularizacijo in poučevanjem. Zdaj ne morem nič takega napisati, nimam časa, takrat pa sem to počel z velikim navdušenjem.

The Statutes of Heaven navaja toliko različnih virov – od Svetega pisma in drugih verskih besedil do sodobne znanstvene fantastike, na primer Ursule Le Guin. Ste odgovorni za fantazijo?

Valya Irkhin je popolnoma edinstven specialist. Po poklicu je fizik, a dobro pozna kanonska besedila različnih religij. Od njega lahko vedno dobite nasvet glede katerega koli prevoda Svetega pisma v kateri koli jezik katerega koli obdobja. Preučeval je tudi indijska besedila in različna ... tukaj je pripravljal izbor citatov iz kanoničnih besedil. In znanstvena fantastika, pesmi Vysotskega in tako naprej - pripravil sem. Tako je nastalo besedilo skupaj, jaz sem pisal bolj čisto literarno.

O knjigi ste prejeli kritike: »Kaj si ti fiziki dovolijo?! Kako lahko sodijo take stvari? Morda so ti pisali norci?

Ne, norci niso pisali. Toda kolegi fiziki so se odzvali z velikim sumom. Resnih komentarjev humanistov nisem slišal, nekateri pa so si naše spise ogledali celo morda bolj podrobno, kot si zaslužijo. Zlasti profesor Mirošnikov (opomba urednika Jurij Ivanovič Mirošnikov - v tistem času vodja Oddelka za filozofijo Inštituta za filozofijo in pravo Uralske podružnice Ruske akademije znanosti) je napisal dve poglobljeni recenziji in nas povabil k sodeluje v zbirkah znanstvenih del svojega oddelka. In prebral sem celo nekaj predavanj za podiplomske študente o filozofiji znanosti. In nasprotno, nekomu se je zdelo, da je vse lahko, a ljudje so občutljivi, te ocene me niso dosegle.

Pogled mi je padel na poglavje "čudež". Razumem, kaj vi kot znanstvenik mislite s to besedo: zelo malo verjetni dogodki. Verjamete v prave čudeže?

Težko vprašanje je, kako se povezati s čudeži. Na Zemlji živi sedem milijard ljudi, vsak dan je na desetine in stotine dogodkov. Ali je čudež, da med dežjem ena sama kapljica pade točno na glavo kakšnega žeblja, ki štrli iz ograje? No, kapljic je veliko, nekatere bodo zagotovo zadele! Lahko greste globlje. Zlasti slavni psiholog Jung je razvil koncept sinhronosti v nasprotju z vzročnostjo. Velika večina mojih kolegov se zaradi takšnih idej slabo počuti, saj čudeži ne sodijo v sodobno sliko sveta. Za fizika je to nesmiselno, ne vem, kaj naj s tem. Toda kot oseba ... veliko dogodkov je mogoče razlagati kot čudeže. Ali je potrebno?

Kaj vas je v svetu znanosti, tehnike, tehnologije v letu 2017 najbolj navdušilo?

Obstaja taka anekdota, da Čukči ni bralec, Čukči je pisatelj! V tem smislu sem zatopljen v svoje delo, zato sem tukaj pristranski. Nekaj ​​je okusov, najljubših tem ... Težko je gledati nepristransko. Predvsem pa sem imel več obiskov, več pogovorov, po katerih sem premislil svoj odnos do kvantnih računalnikov. Zdaj se mi zdi, da je za tem nekaj resnega.

Opomba. Ed: Kvantni računalnik je hipotetična naprava, ki uporablja bistveno drugačno logiko izračunov, drugačno od sodobnih računalnikov, ki temelji na postulatih kvantne fizike. Nekatere naloge bo (teoretično) opravljal trilijone krat hitreje kot trenutni superračunalniki.

Kaj obvezuje naziv nizozemskega viteza? Ali morda obstajajo kakšne prednosti, no, ali lahko preskočite vrsto v trgovini ali lekarni?

Ne, ugodnosti ni! Toda ob slovesnih priložnostih je treba nositi red bar. Morda jemljem viteštvo preveč resno. Sem ruski fizik, državljan Rusije, hkrati pa sem tudi član Evropske akademije, tukaj je značka. In v tej funkciji menim, da je dolžnost, ki sem jo prevzel: prispevati k izboljšanju odnosov med Rusijo in Evropo, zlasti na področju znanstvenega sodelovanja. Čeprav nisem diplomat, ne politik, po svojih najboljših močeh. Včasih me nizozemski časopisi intervjuvajo, to je dobro: tukaj, ruski fizik, se lahko z njim pogovarjaš o tem in onem.

Kaj odgovorite, ko vas vprašajo, zakaj ne živite v Rusiji?

Vidite, v svoji domovini žal ne morem delati na pravi ravni. Nenehno obiskujem Rusijo, sodelujem z Uralsko zvezno univerzo in ne na papirju, ampak res, delamo na tem. Kot fizik sem uspel na Nizozemskem. Seveda je škoda, ampak delo me drži. Kaj bom tam počel, ko se bom upokojil? ne vem še.

Namestnik umetniškega vodje, producent

Po diplomi na Inštitutu Gnessin leta 1976 je vstopil v enega najboljših orkestrov na svetu - Veliki simfonični orkester Državne radiotelevizije ZSSR, kasneje BSO. P. I. Čajkovskega, ki ga že 40 let vodi izjemni ruski dirigent Vladimir Fedosejev.

V 15 letih dela v BSO se je srečal z znanimi glasbeniki in novinarji, kar mu je pomagalo pri nadaljnjem delu producenta, ki ga opravlja zadnjih 25 let.

Še en violinist...

Skoraj 20 let je sodeloval z V. I. Fedoseevim kot violinist, režiser, producent

Rudolf Barshai je po dolgi odsotnosti dirigiral v Rusiji, producent je bil M. Katsnelson.

Od leta 1991 do 1994 je deloval v Ruskem narodnem orkestru - prvem zasebnem ruskem orkestru - pod vodstvom Mihaila Pletneva, ki je naredil sijajno kariero kot pianist in dirigent.

Z Orkestrom Pletnev so igrali le najboljši solisti (Mihail Pletnev in Viktor Tretjakov)

Na levi M. Katsnelson z ženo Eleno, na desni novinar, TV voditelj S. Nikolajevič s prvim producentom RNO T. Suhačevo, v središču je mladi ameriški dirigent

V tem orkestru je M. Katsnelson prenehal biti violinist in je postal direktor te skupine. Orkester je pravkar nastal, njegove povezave v umetniškem in novinarskem svetu so bile iskane, začela se je njegova administrativna in produkcijska dejavnost. Delo v zasebnem orkestru me je naučilo sodelovanja s sponzorji in investitorji. Prav v RNO je pridobil neprecenljive izkušnje pri delu z bankami in velikimi podjetji, ki so pripravljena vlagati v kreativne projekte.

Zdaj v rokah ni violina, ampak dokumenti

Z avstrijskim violinistom Yulianom Rakhlinom na festivalu Violinist za vse letne čase

Z Jurijem Bašmetom v umetniški sobi Velike dvorane konservatorija po premieri koncerta za violo, violončelo in komorni orkester Alekseja Rybnikova

Z Nikolajem Petrovim. Na njegovem festivalu "Kremlin Musical" je bil režiser
Zuben Metta z ženo, srečanje na letališču Šeremetjevo
Ekaterina Mechetina je prva izvajalka del A. Rybnikova: Concerto Grosso št. 1,2 in sonate za klavir št. eno

Ta izkušnja mu je pomagala, ko je več let sodeloval z Borisom Belenkyjem pri projektu Crystal Turandot, Aleksandrom Krauterjem pri umetniški agenciji Krauterkontsert in Nikolajem Petrovim, ljudskim umetnikom ZSSR, na mednarodnem festivalu Glasbeni Kremelj. V te projekte mu je uspelo pritegniti ne le finance, ampak tudi oblikovalce, administratorje, številne glasbenike in umetnike, s katerimi je že prej sodeloval.

Leta 2004 je Katsnelson ustanovil umetniško agencijo Concert City in izvedel več velikih projektov, vključno z mednarodnim festivalom, posvečenim 80. obletnici izjemnega violinista Yuliana Sitkovetskega "Violinist za vse letne čase", na katerega so bile povabljene svetovne zvezde: Yulian Rakhlin (violina, Avstrija), Jeannine Jensen (violina, Nizozemska), Alena Baeva (violina, Rusija), Liana Isakadze (violina, Gruzija), Alexander Rudin (violončelo, Rusija), Bella Davidovich (klavir, ZDA), Dmitry Sitkovetsky (dirigent, violina, Združeno kraljestvo).

V agenciji Crowtherconcert je imel priložnost spoznati in sodelovati z osebnostmi, kot so James Levine, umetniški vodja Metropolitanske opere, Zuben Metta - glavni dirigent Izraelskega filharmonijskega orkestra, Kathleen Battle - briljantna sopranistka Metropolitanske opere, Evgeny Kisin - pianist sveta in seveda sodeluje s festivalom Chereshnevy Les in njegovim ustanoviteljem Mikhailom Kusnirovičem, ki je ustvaril najbolj kreativen moskovski umetniški projekt.

Na festivalu Cherry Forest se je začelo njegovo sodelovanje z Aleksejem Rybnikovim. Premiera Simfonije št. 5 "Resurrection of the Dead" pod taktirko dirigenta Teodorja Currentzisa, kasneje je bilo mogoče izdati ploščo pri podjetju Melodiya z video posnetkom tega koncerta. In koncert v dvorani. Čajkovski in DVD sta bila uspešna pri javnosti in kritikih, od Alekseja Rybnikova pa je prejel ponudbo, da začne delati na svojih simfoničnih projektih kot producent. V zadnjih letih je bilo v najboljših moskovskih dvoranah in z najboljšimi dirigenti in solisti z dirigenti Valerijem Gergijevim, Vladimirjem Fedosejevim, Aleksandrom Sladkovskim, Markom Gorensteinom, Aleksandrom Sladkovskim, Markom Gorensteinom in z najboljšimi dirigenti in solisti potekalo več pomembnih koncertov, avdio in video posnetkov z glasbo Alekseja Rybnikova. Yuri Bashmet, Alexander Knyazev, Alena Baeva, Ekaterina Mechetina, Boris Andrianov in mnogi drugi.

Kathleen Battle - zvezda Metropolitanske opere

Z Evgenyjem Kissinom po zmagoslavnem koncertu

Z Mayo Plisetskaya na festivalu Avtoportret R. Ščedrina, posvečenem skladateljevemu 70. rojstnemu dnevu

Od leta 2008 je začel sodelovati z Gledališčem Alekseja Rybnikova in z leti mu je uspelo organizirati gostovanja gledališča v Izraelu, baltskih državah, na Finskem, v ZDA in Kanadi, prirediti več Rybnikovih avtorskih koncertov z glasbo za gledališče in kino ( dirigent Sergej Skripka), pa tudi dva jubilejna koncerta v Veliki dvorani Moskovskega konservatorija ob sodelovanju Državnega akademskega simfoničnega orkestra. Svetlanov in Moskovski simfonični orkester "Ruska filharmonija".

Z avstrijskim dirigentom in pianistom Justusom Franzom in čelistom Aleksandrom Knjaževim, prvim izvajalcem Rybnikovega koncerta

Z Vladimirjem Spivakovim na festivalu Cherry Wood

Z Mstislavom Rostropovičem in timpanistom Valerijem Polivanovim na festivalu avtoportreta, posvečenem 70. obletnici R. Ščedrina

Zahvaljujoč dolgoletnemu stiku s podjetjem Melodiya je M. Katsnelsonu uspelo izdati več plošč z Rybnikovimi skladbami: Concerto Grosso št. 1 "Modra ptica" in Concerto Grosso št. 2 Severna sfinga, simfonija št. 5 "Vstajenje mrtvih", koncert za violončelo (solist - Aleksander Knjažev, dirigent - Aleksander Sladkovsky), antologija klavirske glasbe sovjetskih skladateljev, pa tudi predelave dveh znanih rock oper "Juno in Avos" in "Zvezda in Smrt Joaquina Muriete » na vinilnih ploščah.

Z Aleksandrom Sladkovskim, ki je naredil sijajno kariero kot dirigent in umetniški vodja

S pianistko Irino Schnittke na koncertu Evgenyja Kissina

Z Zojo Boguslavskajo na podelitvi nagrade Triumph Alekseju Rybnikovu

Od leta 2017 je M.N. Katsnelson član upravnega odbora Ruskega avtorskega društva (predsednik - Kričevski Andrej Borisovič).

1976-1991 - Veliki simfonični orkester Državne televizije in radia, kasneje BSO im. P. I. Čajkovski (umetniški vodja, ljudski umetnik ZSSR - Vladimir Fedoseev) - umetnik orkestra

1991-1994 - Ruski narodni orkester (umetniški vodja, Ljudski umetnik Ruske federacije - Mikhail Pletnev) - umetnik orkestra, direktor

1994-1996 - "Muze svobode" - "Crystal Turandot" (gledališka nagrada, umetniški vodja - Boris Belenky) - izvršni direktor

1994-1999 - BSO im. Čajkovski (umetniški vodja, ljudski umetnik ZSSR - Vladimir Fedosejev) - režiser

1999-2001 - Državni simfonični orkester "Mlada Rusija" (umetniški vodja, Ljudski umetnik Ruske federacije - Mark Gorenstein) - direktor

2002-2004 - Krauterconcert (generalni direktor - Alexander Krauter) - producent

2004-2006 - Glasbeni Kremelj - mednarodni festival (umetniški vodja, ljudski umetnik ZSSR - Nikolaj Petrov) - direktor

2006 do danes Delavnica pod vodstvom Alekseja Rybnikova, Gledališče Alexey Rybnikov - namestnik umetniškega vodje, producent

Ta e-poštni naslov je zaščiten proti smetenju. Za ogled morate imeti omogočen JavaScript.

Prejel je rojen v Rusiji Mikhail Katsnelson. V poročilu je navedeno, da je Katznelson prejel nagrado za "uporabo idej iz fizike delcev pri študiju grafena." Kaj točno so bile te ideje in kako so bile uporabljene, je za Lente.ru povedal sam Mikhail Katsnelson.

Lenta.ru: Letos ste prejeli nagrado Spinoza. Kot izhaja iz uradnega sporočila, za delo na grafenu. Povejte nam več o njih.

Najprej bom povedal, da sem bil pred začetkom vse te dejavnosti leta 2004 zelo daleč od grafena. Natančneje, ukvarjal sem se z magnetizmom, fiziko močno koreliranih sistemov (kakršna koli superprevodnost). Brez nanocevk, kvantnega Hallovega učinka in drugih odsekov, značilnih za specialista za grafen. Vendar sem leta 2004 tukaj v Nijmegnu ( Takrat je na Nizozemskem že živel Mikhail Katsnelson - cca. "Tapes.ru"), se je srečal z Andrejem Geimom in Kostjo Novoselovim. Kostya je bil tukaj podiplomski študent, pravkar je zagovarjal diplomsko nalogo, Andrej pa je bil prisoten kot sovoditelj dela. Želel sem govoriti z njim o Kostyjevi disertaciji - bila je o magnetizmu, temi, ki mi je bila takrat blizu. Andrei mi je skoraj takoj povedal, da se s to temo ne ukvarjajo več, in začel postavljati nekaj vprašanj, ki so bila povezana z grafenom - o Diracovih elektronih v magnetnem polju. Nekako, od besede do besede, sem bil vključen v to dejavnost.

Sprva moram priznati, da tega nisem jemal zelo resno. In potem se je izkazalo, da to počnem že osem let – zdaj aktivnost grafena predstavlja 70 odstotkov vsega mojega dela. Morda mi je v roke igralo dejstvo, da sem prišel z drugega področja, da je bilo mogoče na marsikatero problematiko pogledati z nekoliko drugačnega zornega kota, s katerega so gledali ljudje s pravim, tako rekoč ozadjem. Takrat je bilo znano, da so tokovni nosilci v grafenu (terminološki) brezmasni Diracovi fermioni. Na preprost način spominjajo na delce, ki so pospešeni do hitrosti reda svetlobne hitrosti. Se pravi, te iste fermione opisujejo enačbe, podobne enačbam takšnih relativističnih delcev v pospeševalnikih, z edino razliko, da ima vlogo svetlobne hitrosti vrednost, ki je 300-krat manjša od te hitrosti. To je, če želite, model vesolja, v katerem so svetovne konstante drugačne, zakoni fizike pa so na splošno enaki.

Nagrado Spinoza, poimenovano po nizozemskem filozofu Benediktu Spinozi, je leta 1995 organizirala Nizozemska organizacija za temeljne znanstvene raziskave (NWO). To je najvišja znanstvena nagrada na Nizozemskem. Podeljuje se nizozemskim znanstvenikom, ki so vodilni v znanosti. Jasnega seznama znanstvenih področij, ki jih obravnava komisija, ni – odločitev o nagradi se sprejme za vsakega nominiranega znanstvenika posebej. Zmagovalci prejmejo bronasti kip Spinoze in si delijo tudi 2,5 milijona evrov, ki jih lahko porabijo za nadaljnje znanstvene raziskave.

Izkazalo se je, da se je tak pogled s strani relativistične kvantne mehanike (teorija kvantnih objektov, ki se prav tako držijo teorije relativnosti) izkazal za zelo plodnega. Očitno je naše najbolj znano delo o teoriji grafena tisto, kar smo poimenovali Kleinovo tuneliranje (), in kolikor razumem, je bilo to še posebej poudarjeno v nagradi.

O tem ona govori. V kvantni mehaniki obstaja takšen pojav - tuneliranje. Zelo pomemben je, ker določa številne uporabne pojave: nekatere vrste jedrskega razpada, radioaktivnost, učinke v polprevodniški elektroniki. Bistvo pojava je naslednje: kvantni delci, za razliko od klasičnih, lahko z določeno verjetnostjo prehajajo skozi potencialne ovire. To pomeni, da če postavite steno, lahko delček prodre skozi njo. Tu je subtilnost: verjame se, da kvantna mehanika deluje za vse majhno, klasična mehanika pa za vse veliko, tako da ko ovira postane visoka in široka, bi morala kvantna mehanika sovpadati s klasično. To pomeni, da tuneliranja ne bo. Toda za ultrarelativistične delce je iz najrazličnejših zelo globokih in zanimivih razlogov situacija drugačna: prehajajo skozi pregrado, ne glede na to, kako visoka in široka je. To je tako zelo splošna in zelo zanimiva lastnost, ki smo jo poimenovali Kleinovo tuneliranje, ker je nekako povezana s tako imenovanim Kleinovim paradoksom v kvantni mehaniki (tega zdaj zagotovo ne bom razlagal). Sčasoma se je izkazalo, da je to zelo pomembna stvar. Tri leta pozneje je bil ta učinek eksperimentalno potrjen. Seveda sem bil čez glavo vesel: to je največje veselje za teoretika - nekaj pravilno napovedati. Ni pogosto, da uspe.

In kdo je potrdil?

Prva je bila skupina Philipa Kima na univerzi Columbia v New Yorku (mimogrede, bila sta glavna konkurenta Andreja in Kostye pri zadevah z grafenom). Zdaj je to verjetno že potrjeno v desetinah del. Toda glavni čar tega dela je, da je razložilo, zakaj je grafen načeloma zanimiv.

Dejstvo je, da so v grafenu, tako kot v polprevodnikih, luknje in so elektroni. V tem primeru je material enostavno preklopiti iz ene prevodnosti v drugo - na primer za prehod iz luknje prevodnosti (ko so glavni nosilci naboja pozitivno nabite luknje) na elektronsko in obratno. Za to je dovolj, da recimo na grafensko ploščo nanesemo zunanjo električno napetost, v angleščini imenovano gate voltage. Hkrati pa v normalnih pogojih grafen vedno vsebuje notranje nehomogenosti, torej obstajajo regije z elektronsko prevodnostjo in obstajajo regije z luknjasto prevodnostjo - kot so zbirki elektronov in lukenj (). Zakaj se to zgodi? To je na primer posledica dejstva, da je grafen dvodimenzionalen in vsi dvodimenzionalni sistemi doživljajo močna nihanja pri kateri koli končni temperaturi. Torej, če ne bi bilo Kleinovega tuneliranja, ki elektronom omogoča prehod skozi območja lukenj in obratno, bi vsi elektroni v grafenu sedeli v teh lastnih bazenih in sam grafen ne bi bil prevoden material.

Še eno pomembno dejstvo: v skoraj katerem koli drugem polprevodniškem materialu ne morete neprekinjeno preiti iz elektronske prevodnosti v luknjo, nujno greste skozi območje izolacije, ko material sploh preneha prevajati. V grafenu pa takšne regije ni - to je tudi posledica različnih vrst relativističnih učinkov, opisanih v mojem delu o kvantni minimalni prevodnosti grafena.

Kakor koli že, a vse to nakazuje, da grafenske elektronike ni mogoče zgraditi kot analoga silicijeve ali germanijeve elektronike. V najpreprostejših tranzistorjih ga lahko zaklenete ali odklenete z dovajanjem napetosti na osrednje območje (na primer elektronsko). Zaradi Kleinovega tuneliranja ne morete nikoli zakleniti običajnega tranzistorja v grafenu. To pomeni, da bi moral biti grafenski tranzistor urejen na povsem drugačen način.

Skupaj s prijatelji iz Manchestra sem sodeloval pri nekaterih temeljnih delih na tem področju – kako pravilno narediti grafenski tranzistor. Najboljše, kar lahko ponudimo, je tako imenovana vertikalna geometrija. Pri takšni shemi tok ne teče skozi grafensko ploščo, temveč iz enega lista v drugega ( in ).

Moram reči, da so vse druge besede, ki sem jih izrekel – obstoj minimalne kvantne prevodnosti, bazenov lukenj in elektronov – povezane tudi z nekaterimi mojimi deli. To pomeni, da mi je z mojega vidika uspelo pomembno sodelovati pri oblikovanju jezika za to novo področje, ki ga zdaj na splošno vsi uporabljajo. In vesel sem, da se je znanstveni skupnosti zdela ta dela pomembna.

Kakšno je trenutno stanje vse te znanosti? Pravite, da ste se zadnja leta s tem aktivno ukvarjali.

Odlično stanje. Grafen je le pravljica iz več razlogov. No, najprej so ljudje dobri ( se smeji).

In drugič, čudovito ravnovesje med teorijo in eksperimentom, resnično polno sodelovanje. To pomeni, da takoj, ko je določen učinek predviden, se takoj preveri. Ali pa se, recimo, izvaja eksperiment - in teoretiki takoj prevzamejo razlago prejetih informacij. Lahko rečemo, da je vsa ta dejavnost okoli grafena le zgledna fizika. Če ga na primer primerjamo z drugim aktualnim modnim področjem, kjer se nasploh marsikdo celo postopoma odmika od grafena – s tako imenovanimi topološkimi izolatorji –, potem takšnega ravnovesja po mojem mnenju še ni bilo. dosežen. Tam je, grobo rečeno, sto (ali tisoč) teoretikov na enega eksperimentatorja. Fantazija deluje za vse, vendar ni dovolj eksperimentov, da bi teoretike spustili na Zemljo.

In vendar je grafen dokaj preprost sistem, ki ni podoben istim visokotemperaturnim superprevodnikom. Tam je nakopičenih toliko stvari: njihove kemične formule so precej zapletene, kristalna struktura pa je zapletena – milijon najrazličnejših dejavnikov. Zato na splošno ni posebnih prebojev. Zdaj - koliko? - 25 let se ljudje pomikajo, a ni mogoče reči, da smo tam kaj pomembnega razumeli, da smo rešili problem. In v grafenu, ker so ljudje dobri, ker teoretiki izjemno komunicirajo z eksperimentatorji in ker je sistem še vedno relativno preprost, je napredek ogromen. Trenutno je na ravni enodelne teorije grafena (najpreprostejši model, v katerem se ne upošteva interakcija nosilcev naboja med seboj) že skoraj vse narejeno: razvit je jezik in glavni učinki so bili odkriti. Priznam, da sem se celo malce naveličal in sem razmišljal o preselitvi na drugo področje. Ampak spet, zaradi izjemnega napredka v tehniki eksperimenta je kakovost vzorcev že postala tako visoka, da je postalo mogoče zatreti vse te luže, o katerih sem govoril in ki preprečujejo kakršne koli subtilne učinke. Približal se tako imenovani Diracovi točki, najbolj zanimivemu primeru, in začeli so eksperimentalno opazovati učinke številnih delcev - učinke, ki so v bistvu povezani prav z medsebojnim delovanjem elektronov. In kot da se spet odpre nov svet. To pomeni, da je prihodnost teorije grafena ravno v takih učinkih številnih delcev - tukaj je zdaj veliko zanimivih nalog.

Omenili ste Diracovo točko. Povejte nam več o njej.

Upam, da se vaši bralci iz šole spominjajo, da je bila ena od izhodišč kvantne mehanike teorija atoma Nielsa Bohra. Ena od glavnih določb te teorije je navajala, da elektroni v atomu ne morejo imeti nobene energije, temveč le nekaj določenih diskretnih energijskih nivojev. Zdaj je bilo to že večkrat preizkušeno v praksi - na primer v izoliranih sistemih (lahko jih imenujemo celo "umetni atomi"), znanih kot kvantne pike, je energijski spekter diskreten (to je sestavljen iz posameznih vrednosti).

Če preidemo na trdne snovi, je spekter bolj zapleten. Pri običajnih polprevodnikih imamo opravka s to situacijo: nekateri energijski pasovi so popolnoma zapolnjeni, drugi pa popolnoma prazni. Če imamo delno zapolnjen pas teh dovoljenih energij, je to kovina, prevodnik. Če so nekateri pasovi popolnoma zapolnjeni, drugi pa prazni, je to polprevodnik ali izolator. Grafen je precej edinstven, saj ima v osnovnem stanju tudi popolnoma zapolnjen pas in popolnoma prazen pas, vendar med njima ni vrzeli. In če pogledate, kako vse to izgleda, narišete sliko, kako deluje ta energijski center, potem lahko ta napolnjen trak predstavite kot nekakšen stožec, na katerem stoji isti stožec na vrhu. Najbolj zanimivo mesto v spektru elektronov je ta vrh stožca. No, če, kot vemo, v fiziki polprevodnikov, fiziki kovin, poskušamo zgraditi nekakšen model - mi, fiziki, pravimo Hamiltonov - ki opisuje takšno situacijo, potem bo zelo podoben Diracovemu hamiltonianu relativističnega kvanta mehanika.

Ta točka se imenuje Diracova točka. Če grafen ni dopiran (se pravi, da v grafen dodatno ne polnimo ne elektronov ne lukenj), je na tem mestu najbolj zanimiva fizika.

Na tej točki se pojavijo zelo zanimivi elektronski učinki. Eden od temeljev našega razumevanja trdnih snovi in ​​kondenziranega stanja nasploh (trdne snovi in ​​tekočine) je teorija Fermijeve tekočine, ki jo je razvil veliki sovjetski fizik Lev Landau. Grobo rečeno, ta teorija pravi, da dodajanje enoelektronske teorije interakcije elektronov enačbam ne vodi do novih kvalitativnih učinkov, torej ni zelo pomembno - nekateri parametri modela se preprosto spremenijo. Recimo, namesto ene vrednosti mase, magnetnega momenta, morate upoštevati druge, in to je to. Zato model z neinteraktivnimi elektroni običajno daje tako dober približek.

Torej je očitno grafen v bližini Diracove točke izjema, torej teorija tekočine Landau Fermi tam ne deluje. In to na splošno je bilo dolgo znano kot teoretična konstrukcija, ki so jo že dolgo pred odkritjem grafena predlagali moj prijatelj in soavtor Paco Ginea in drugi teoretiki v Španiji. Vse to je bilo nedavno eksperimentalno potrjeno. In zdaj se mi zdi, da bi morala biti glavna prizadevanja teoretikov, ki delajo na področju grafena, usmerjena v razumevanje tega ne-Fermi tekočega stanja, v razumevanje, kakšne učinke medelektronske interakcije je mogoče pričakovati. To je tako zelo novo, sveže območje, izjemno privlačno za delo.

Kakšna je matematika? Je kaj zanimivega ne samo za fizike?

Teorija enega elektrona je Diracova enačba, s formalnega vidika linearne parcialne diferencialne enačbe. To je lepa matematika. To priznavajo celo matematiki - tam so se pred kratkim naši fantje (iz naše skupine) vrnili iz Sankt Peterburga z velike konference o matematičnih dnevih na difrakciji - 2013. Na primer, da bi zgradili resno in ne le čisto kvalitativno matematično teorijo Kleinovega tuneliranja, morate uporabiti zelo lepo, elegantno matematiko - tako imenovani semiklasični približek, vendar veliko bolj subtilno kot v primeru običajnega kvantnega mehanika. Samo da upoštevam to Kleinovo tuneliranje.

In če govorimo o učinkih več delcev v grafenu, potem gremo na povsem drugo raven, kjer je že treba uporabljati kompleksne metode kvantnih delcev in teorije polja, na primer enake metode, kot jih uporabljajo ljudje iz teorije. elementarnih delcev uporabite za ugotovitev, zakaj ni prostih kvarkov. In spet sem vključen v nekatera od teh del, sodelujem s teoretično skupino na ITEP v Moskvi, kjer poskušamo uporabiti te metode teorije osnovnih delcev za preučevanje učinkov številnih delcev v grafenu. To je na splošno matematika za vsak okus, od klasične matematične fizike XIX stoletja, študija delnih diferencialnih enačb in konča s sodobno sofisticirano matematiko in numeričnimi metodami, ki se uporabljajo v tako imenovani temeljni fiziki. . Na splošno je že v naših prvih delih z Andrejem in Kostjo obstajala povezava s sodobno matematiko, enako geometrijo in topologijo. No, seveda ne samo danes, ampak tisto, ki je bilo pred 50 leti. Atiyah-Singerjev izrek, na primer. In to že ni slabo - v fiziki trdnega stanja je običajno dovolj matematika izpred 150 let.

Nekaj ​​vprašanj na stran. Znano je, da ste vernik - pravoslavni kristjan. Ali to ne ovira vaše komunikacije s tujimi kolegi? Pravijo, da je med sodobnimi fiziki veliko ateistov.

Lahko rečem, da mi pri komunikaciji s kolegi, vsaj na Zahodu, ne povzroča čisto nobenih težav. Mislim, da vsi vedo in tega v resnici ne skrivam. Rekel bi celo, da je tipičen odnos takšen, dobrohotno nezainteresiran. Večinoma mislim, da je to samo boben, saj je treba znanstvenika soditi po njegovem znanstvenem delu. Če se lahko z mano pogovarjate o kakšni zanimivi znanosti, se bodo oni z mano pogovarjali o zanimivi znanosti. To so teme, ki jih v javnosti praviloma ni običajno. O njih razpravljate z bližnjimi prijatelji in tako naprej. Imam tesne prijatelje, ki so fiziki in tudi sami se morda držijo kakšnih drugih stališč, v vsakem primeru pa popolnoma spoštujejo in popolnoma razumejo moje verske poglede. Ko sem bil v Rusiji, sem skupaj s soavtorico, kolegico Valjo Irhin, objavil dve knjigi o znanosti in veri - "Listine nebes: 16 poglavij o znanosti in veri" in "Krila feniksa. Uvod v kvantno mitofiziko" ( obe knjigi sta na lib.ru - in - pribl. "Tapes.ru").

Samo ljudje na splošno ne razmišljajo v tej smeri, hkrati pa lahko na primer z velikim ponosom rečem, da Kostya Novoselov, ko še ni bil Nobelov nagrajenec, a je bil še zelo mlad človek, mi je povedala, da je prebral "Krila feniksa" in nanj je naredila močan vtis. Seveda se nočem tepsti po prsih in reči, da sem bil jaz, jaz, pomagal sem mu, da je postal Nobelov nagrajenec, v vsakem primeru pa mu branje mojih psevdoznanstvenih knjig očitno ni škodilo. Tukaj je torej miren odnos.

Kar se tiče tega, kako ga osebno kombiniram, se mi zdi, da je tukaj najpomembnejše razumeti, da ne smete mešati ravni. Nismo samo fiziki, navsezadnje smo tudi ljudje, imamo različne težave, imamo različne vrste izkušenj – tako izkušnjo vsakdanjega življenja kot nekakšno notranjo, duhovno izkušnjo, čemur včasih rečemo mistična izkušnja, in izkušnje našega znanstvenega dela, komuniciramo z ženskami, komuniciramo s prijatelji, komuniciramo z otroki, torej živimo večplastno in mislim, da recimo moji verski pogledi nekako ne vplivajo neposredno na moje znanstvene delo ali obratno, ali kaj so moje literarne dejavnosti. Samo človek je večplasten, kot je rekel Fjodor Mihajlovič Dostojevski, "širok človek", no, in vse se mirno prilega. Če sem iskren, s tem nimam posebnih težav.

Kako se počutite ob odprtju Oddelka za teologijo na MEPhI?

Načeloma, če se spomnite šale o Vovochki: Rad bi imel vaše težave, Maria Ivanovna, - in tako je moj odnos približno enak. Kolikor sem prebral o tej zgodbi, res ni bila narejena najbolje – ne zato, ker gre za vero ali kaj drugega, ampak preprosto, kot pravijo, sam tega nisem razumel, samo na internetu sem prebral, da oblasti so tam zvijale, kaj je bilo storjeno proti željam ljudi, da niso upoštevali mnenja itd. Se pravi, tiranija je slaba. Če je v tem primeru prišlo do tiranije, potem je to slabo. In če je bilo, kot pravijo, to storjeno po dogovoru (morda ne gre za MEPhI), zakaj, no, obstaja oddelek, naj tam dela, kdor noče, ne. V tem ne vidim čisto nobenega problema. Imamo teološko fakulteto, imamo, mimogrede, katoliško univerzo nasploh. Pa kaj? No, katoličan.

Je poimenovano po svetniku?

Sveti Radbod, ja. Pred glavno upravno stavbo imamo spomenik sv. Tomažu Akvinskemu. V nobenem primeru me ne moti. Razumem, da sem vernik, kaj vzeti od mene, a mislim, da je večina mojih kolegov ateistov in jih to tudi ne moti. Vse je vredu. Vse je v redu. Popolnoma dobro razumem, da je to v Rusiji strašno boleče vprašanje, preprosto zato, ker je najprej izjemno politizirano. Drugič, očitno se nekateri starejši generaciji še vedno spominjajo prisilnega pranja možganov s strani marksizma-leninizma v sovjetski dobi, o tem lahko povem marsikaj - navsezadnje sem bil prisiljen diplomirati na univerzi za marksizem- Leninizem, Filozofski oddelek. Imam diplomo, ves ta zapravljen čas, še kolca.

Toda po drugi strani je bil rezultat v mojem primeru ravno nasproten od želenega, ne samo, da nisem postal marksist-leninist, postal sem idealist, vernik, oster antimarksist, tj. mesto tistih, ki skušajo zasaditi nekakšno versko, pravoslavno, ja, celo ateistično, karkoli, propagando - o tem bi razmišljal. Če je to storjeno zato, da bi si pridobil naklonjenost oblastem in odkljukal nekje zase, o čem je potem razpravljati - no, zver in zver.

Če kdo iskreno misli, da je na ta način ljudi mogoče premakniti v neko želeno smer, bom dal čudovit protiprimer. Oprali so mi možgane s tem marksizmom-leninizmom, oprali so me v mračnjaštvo, v idealizem, v duhovništvo, kot se je tam izrazil Vladimir Iljič. Mislim, da bo takšna prizadevnost pri sajenju pravoslavja privedla do popolnoma enakih rezultatov, preprosto ne bodo proizvedli le ateistov, ampak bojevite ateiste - jaz kot pravoslavec sem žalosten razmišljati o tej možnosti. S teh dveh zornih kotov, da na splošno vsaka propaganda vedno dosega cilje, ki so neposredno nasprotni od deklariranih, in da tiranija ni dobra in je treba vprašati ljudi za mnenje - do te zgodbe imam negativen odnos. Če preprosto govorimo o sožitju katedre za teologijo in katedre za jedrsko fiziko in katerekoli druge v okviru iste izobraževalne ustanove, potem v takšni ustanovi delam že devet let, sem popolnoma zadovoljen in ne vidim prav nobenega problema. to